n-メチルメソポルフィリンIX蛍光グアニン四重鎖の鎖向きのレポーターとして

グアニン四重鎖（GQ）は、グアニンが豊富なDNA配列によって形成される4本鎖DNA構造です。GQSの形成は癌細胞の成長を阻害しますが、in vivoでのGQの検出は、その構造の多様性のために困難であることが証明されています。GQ選択的蛍光記者の開発は、GQの数と場所を定量化する能力を高め、最終的には四重鎖関連性と機能の生物学的研究を進めます。n-メチルメソポルフィリンIX（NMM）は、平行鎖GQと選択的に相互作用します。さらに、その蛍光はDNAの存在に敏感であるため、このリガンドは四重鎖プローブの可能性のある候補になります。本研究では、NMM蛍光に対するDNA二次構造の効果を調査しました。NMM蛍光は、平行鎖GQの存在下で約60倍増加し、ハイブリッドGQの存在下で約40倍増加することがわかりました。逆平行GQは、NMM蛍光の10倍未満の増加につながります。一本鎖DNA、デュプレックス、またはI-Motifは、NMM蛍光に変化を誘発しません。NMMは、四重鎖構造を検出するための「ターンオン」蛍光プローブとして有望であり、それらを鎖の向きに基づいて区別するための蛍光プローブとして有望であると結論付けています。

Guanine quadruplexes (GQ) are four-stranded DNA structures formed by guanine-rich DNA sequences. The formation of GQs inhibits cancer cell growth, although the detection of GQs in vivo has proven difficult, in part because of their structural diversity. The development of GQ-selective fluorescent reporters would enhance our ability to quantify the number and location of GQs, ultimately advancing biological studies of quadruplex relevance and function. N-methylmesoporphyrin IX (NMM) interacts selectively with parallel-stranded GQs; in addition, its fluorescence is sensitive to the presence of DNA, making this ligand a possible candidate for a quadruplex probe. In the present study, we investigated the effect of DNA secondary structure on NMM fluorescence. We found that NMM fluorescence increases by about 60-fold in the presence of parallel-stranded GQs and by about 40-fold in the presence of hybrid GQs. Antiparallel GQs lead to lower than 10-fold increases in NMM fluorescence. Single-stranded DNA, duplex, or i-motif, induce no change in NMM fluorescence. We conclude that NMM shows promise as a 'turn-on' fluorescent probe for detecting quadruplex structures, as well as for differentiating them on the basis of strand orientation.